问题 问答题

如图所示,半径为R光滑半圆形轨道竖直放置,与水平轨道相接于最低点.两个质量均为m的小球A、B以不同的速度进入轨道内,A通过最高点C时,对管道上部压力为3mg,B恰好通过最高点C,求A、B两球落地点间的距离.

答案

在圆轨道最高点,由牛顿第二定律得:

对A球,mg+N=m

v2A
R
,其中:N=3mg,解得:vA=2
gR

B球恰好通过最高点,则在最高点,B球只受重力作用,

由牛顿第二定律得:mg=m

v2B
R
,解得:vB=
gR

两球离开圆形轨道后都做平抛运动,

在竖直方向上:2R=

1
2
gt2

在水平方向上:sA=vAt,sB=vBt,

两球落地点间的距离:△s=sA-sA

解得:△s=2R;

答:A、B两球落地点间的距离为2R.

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